馮霏+張欣+周陽

摘 要： 鄂倫春自治旗位于內蒙古呼倫貝爾市東北部，大興安嶺北端主脊線東坡、嫩江西岸，南北兩界橫亙新力齊頂子和伊勒呼里山，全旗總面積59800km2，為呼倫貝爾市國土面積最大的旗。地形總趨勢西北高、東南低，由西北端向東南禹分三級梯次具低中山、低山及丘陵地貌特征。地下水資源開采潛力分析為河谷潛水區(qū)不同地下水系統(tǒng)及富水地段，利用“地下水均衡法”概算的地下水D級資源量為164.75×108m3/a。

關鍵詞： 地下水資源； 開采潛力； D級資源量

1. 地下水形成背景

1.1 氣候特征

地域屬寒溫帶大陸性山地森林型氣候，受鄂霍次克海東北濕冷氣流影響和西伯利亞寒冷空氣控制，具有明顯的寒暑劇變的特點。自治旗地處高緯度寒溫帶，冬季最低氣溫達零下35℃，夏季最高達35℃。結冰期一般由10月至翌年4月末，長達6個月之久，無霜期95d，年日照時數(shù)2532h。

多年平均降水量528.5mm，降水量多集中在6、7、8三個月內，占年降水量的65%～75%。每年11月至翌年3月，月降水量一般<10mm，降水量最大年份（1998年）866.8mm為降水量最小年份（1966年）386.2mm二倍之多。

多年平均蒸發(fā)量1056.2mm主要集中在五個月之內，約占全年蒸發(fā)量70%左右。年最大蒸發(fā)量1153.6mm（1990年），最小蒸發(fā)量1988年903.5mm。

多年平均氣溫-0.4℃，月平均最低氣溫出現(xiàn)在一月份-22.2℃，月平均最高氣溫出現(xiàn)在七月份，為19.3℃。

相對濕度年平均值66%，七、八月份最高達80%，五月份最低僅為51%。

1.2 地形地貌

鄂倫春旗位處大興安嶺東坡中北段，大興安嶺山脈主脊線從測區(qū)西部邊界呈鋸齒狀沿南北向縱貫全旗，發(fā)源于旗東北角“嫩江”由北至南蜿蜒曲折奔流不息逕流出境，以此為界劃分為蒙、黑兩省區(qū)。

旗內地形起伏明顯，總體趨勢西北高、東南低。最高峰位于大興安嶺山脈主脊南端東側斯木科村西約五千米海拔標高1298m，大致向東南分三級階梯依次為低中山、低山及丘陵地形地貌景觀，最低點在東南隅大楊樹鎮(zhèn)一帶海拔標高296m，平均海拔在700m～800m之間。旗境內溝谷發(fā)育，切割深度50m～200m。山地植被茂密，以松、樺、楊、柞樹等樹種為主，屬我國著名的大興安嶺木材產(chǎn)地之腹地，在莽莽林海深處部分丘陵坡地和寬谷洼地已被開墾為農(nóng)田。

按《中國1∶100萬地貌圖制圖規(guī)范（試行）》基本地貌形態(tài)類型分類方案，結合旗域地貌形態(tài)及成因類型，沿襲“成因”、“形態(tài)成因”及“巖性形態(tài)”三級劃分法，亦分為構造剝蝕、侵蝕堆積及火山地貌三種成因，七種形態(tài)。

1.3 水文

鄂倫春旗境內河流發(fā)育，均屬全國一級嫩江流域水系，其二級河流為諾敏河、甘河、多布庫爾河、古里河等七條。三級河流奎勒河、畢拉河、馬布拉河、牛爾肯河等，可謂河網(wǎng)密布其水系方向性明顯，以北西向為主，次為南北及近東西向。各主要河流逕流量大，枯水季節(jié)亦不斷流，近年支谷在旱季均出現(xiàn)斷流現(xiàn)象。限于旗境內河流眾多，僅以流域面積占近五分之一諾敏河為例加以說明。

諾敏河發(fā)源于旗域大興安嶺主峰東坡西南部，穿行在森林茂密地帶，河道蜿蜒曲折，上游斷面“V”形谷，進入主河道呈“U”形寬緩斷面，下游段岔河沙洲明顯，平面形態(tài)呈“樹枝狀”，其支流畢拉河約占流域面積的三分之一。

諾敏河旗內長約255km，流域面積達19557.82km2。諾敏河下游小二溝水文站2010年～2013年月均流量與降水量關系，年最大流量605m3/s～1480m3/s，最小流量1.97m3/s～4.03m3/s，平均流量74.9m3/s～200m3/s，年徑流量22.99～63.19×108m3，逕流模數(shù)11.75～32.31×104m3/a·km2。5月～10月約占全年河流逕流總量的94%，其余月份僅占河流逕流總量6%左右。

旗內較大湖泊為達爾濱湖、四方山天池。達爾濱湖位于諾敏河最大支流畢拉河中上游，長約3.4km，寬約1.5km。湖面海拔437m，水面面積0.55km2，周邊山體森林覆蓋環(huán)境優(yōu)雅，湖水清澈、水質優(yōu)良，屬火山噴發(fā)巖漿堵塞河谷而形成的堰塞湖；四方山天池位于諾敏鎮(zhèn)西北30km，因火山噴發(fā)形成方形而得名，山頂東西長500m左右，南北寬300m左右，海拔933m。由泉水和雨水匯集而成的天然湖泊。其它規(guī)模較小湖泊有達來畢諾湖、石海北緣堰塞湖等。

2. 地下水資源量

地下水資源應該為當前“開采技術”能夠從地下含水層汲取，滿足人類不同需求“天然”形成的水資源“數(shù)量”和“質量”。通過鄂倫春旗地下水資源勘查與區(qū)劃工作，從地下水補給、逕流、排泄條件入手，大致查明了主要開采目的層賦存的地下水——河谷潛水區(qū)不同地下水系統(tǒng)及富水地段“水資源”。介于評價的地下水以潛水“開采量”“水環(huán)境質量”為主要指標，對旗內按主要河谷流域范圍劃分為七大地下水系統(tǒng)及相應的七處富水地段予以簡述；

地下潛水主要分布于河谷平原及溝谷地帶，含水層巖性以沖積泥質砂礫石為主，厚度8m～27m不等，水位埋深一般小于5m，單井涌水量于所處河谷位置關系密切，一般上游及遠離河流地段涌水量小于1000m3/d，中下游及近河流地段在1000m3/d～3000m3/d。

地下水系統(tǒng)潛水水環(huán)境質量主要為優(yōu)良（Ⅰ類）水，其次為良好（Ⅱ類）和較好（Ⅲ類）水，少量為（Ⅳ類）較差水。水質優(yōu)良的均分布于河谷上、中游地段，較差的均分布于下游和支溝出口處。

2.1 地下水系統(tǒng)

其七大地下水系統(tǒng)計算的各類開采量及水環(huán)境質量（見表1）。

2.2 富水地段

相應的富水地段計算的各類開采量及水環(huán)境質量（見表2）。

3. 開采潛力評估

地下水開采潛力分析的范圍與地下水可開采資源評價的范圍相一致，即河谷潛水不同地下水系統(tǒng)及富水地段?；鶐r裂隙水分布不均勻，富水性一般且本地區(qū)暫未開發(fā)利用，因此不進行地下水潛力分析。

正確評價地下水開采潛力是認識地下水開發(fā)利用程度的有效方法和手段，其結果對該區(qū)地下水開采潛力將有一個清晰的把握。

本次評價主要考慮地下水的開采盈余量。

3.1 評價標準

地下水開采潛力依據(jù)開采潛力指數(shù)作為判定標準，其計算公式為：

P=Q可開采量/Q現(xiàn)狀開采量 其中：

P—地下水開采潛力指數(shù)；

Q可開采量—地下水可開采量（104m3/a）；

Q現(xiàn)狀開采量—地下水現(xiàn)狀開采量（104m3/a）。

P值的判別指標如下：

P>1.2 有開采潛力，可擴大開采

1.2≥P≥0.8 采補平衡區(qū)

P<0.8 潛力不足，已超采

潛力輕度不足區(qū)：0.6≤P<0.8

潛力中度不足區(qū)：0.4≤P<0.6

潛力嚴重不足區(qū)：P<0.4

對有開采潛力區(qū)可根據(jù)新增開采資源的大小作進一步劃分：

潛力較小區(qū)：新增開采資源模數(shù)≤10×104m3/km2·a

潛力中等區(qū)：新增開采資源模數(shù)10～20×104m3/km2·a

潛力較大區(qū)：新增開采資源模數(shù)≥20×104m3/km2·a

3.2 開采潛力計算與分析

通過地下水各類資源量等綜合研究、計算及分析地下水潛力成果的基礎上，對不同地下水系統(tǒng)及其富水地段進行地下水資源潛力分析與計算。

采用上述潛力指數(shù)計算方法及判別標準，結合當?shù)氐叵滤_采現(xiàn)狀，分級指標采用“開采潛力指數(shù)”和“新增開采資源模數(shù)”兩項標準對全旗河谷潛水水流系統(tǒng)地下水開采潛力進行計算。

根據(jù)地下水可開采資源量計算和現(xiàn)狀開采量統(tǒng)計，對該旗七個河谷潛水水流系統(tǒng)及七處富水地段進行地下水資源潛力分析，其開采潛力分析結果見表3。

鑒于當?shù)刈匀坏乩項l件、土壤類型和地下水水溫等因素制約，農(nóng)業(yè)灌溉幾乎為零；工業(yè)主要以加工業(yè)為主，高消耗地下水企業(yè)較少；目前城鎮(zhèn)發(fā)展相對較快，漸已形成集中較大供水區(qū)。

從表3中數(shù)據(jù)分析可知，甘河河谷中心地帶潛水含水層富水地段、多布庫爾河河谷中心地帶潛水含水層富水地段等，開采潛力指數(shù)遠遠大于1.2，東北部各河谷地帶潛水含水層富水地段開采潛力指數(shù)甚至超過萬倍以上，均為“有開采潛力，可擴大開采”，可增加開采模數(shù)均大于20×104m3/km2·a，屬“潛力較大區(qū)”。

表3數(shù)據(jù)表明：

①各地下水系統(tǒng)潛水含水層，開采潛力指數(shù)區(qū)間在42.8～25164.7大于1.2，均為“有開采潛力”，新增開采模數(shù)區(qū)間在29.11～38.13×104m3/a·km2大于20×104m3/a·km2，在此基礎上，進一步劃分為開采“潛力較大區(qū)”。

②不同富水地段潛水含水層，開采潛力指數(shù)區(qū)間在34.8～17933.7大于1.2，均為“有開采潛力”，新增開采模數(shù)區(qū)間在30.45～41.41×104m3/a·km2大于20×104m3/a·km2，同時劃分為開采“潛力較大區(qū)”，可適當增加開采量。

4. 開采技術條件

在選取地下水取水構筑物的類型時，要依據(jù)含水層埋深、厚度、富水性以及地下水位、動態(tài)和逕流條件，采取適當?shù)娜∷畼嬛?，在不大于可開采資源量的前提下，結合技術、經(jīng)濟條件取得較大的地下水開采資源量。

勘查成果表明：該區(qū)主要供水含水層巖性以第四系全新統(tǒng)粉細砂、中粗砂及含礫中粗砂為主，揭露厚度5m～20m，單井涌水量大，水量豐富或較豐富，地下水位埋藏淺，水質良好；評價的地下水開采潛力均為“有開采潛力”且“潛力較大區(qū)”。屬“一類一級”，既松散巖類孔隙潛水、開采潛力較大級別。

因此，本區(qū)地下水開采目的層僅為分布河谷平原區(qū)的松散巖類孔隙潛水，全區(qū)各大流域或地下水系統(tǒng)從補逕排條件，含水層特征等均具相似性，就不一一單獨贅述，以下按大、中、小型集中或分散取水方式加以說明。

4.1 城鎮(zhèn)集中供水或分散式農(nóng)灌開采

針對水文地質條件為傍河帶狀分布的潛水含水層及“一類一級”特征，布井方式依河谷走向分兩排錯落部署，其它開采技術條件見表4。

4.2 中小型分散式人、畜飲水開采

含水層巖性主要為第四系全新統(tǒng)粉細砂、中粗砂，水位埋深小于5m，含水層厚度5m～10m。地下水開采深度一般在8m～15m左右，宜淺鉆或人工錘打注入濾水管成井，管徑2吋～5吋不等，用自吸泵或壓水井提水，可滿足家庭人、畜飲水。

當用水量較大時，亦采用“輻射井”方式加以解決。其開采技術條件詳見表5。該取水方式亦適用中型集中或分散工、農(nóng)業(yè)用水及居民生產(chǎn)、生活用水開采。

表5 輻射井開采技術條件一覽表

[特點＼&適合松散巖類含水層、水位埋藏淺的河谷平原區(qū)，由于輻射管的作用，擴大了井的影響范圍，提高單井出水量。＼&井位選擇＼&①近河道集取河床滲透水時，應選擇河床穩(wěn)定、含水層較厚、滲透系數(shù)較大地段

②遠離河、湖，應選擇地下水位較淺、滲透系數(shù)較大，地下水易于補給地段。＼&平面布置＼&①取河床滲透水為主時，集水井設在岸邊或灘地，輻射管伸入河床下。②同時集取河床滲透水和岸邊地下水時，集水井設在岸邊，部分輻射管伸入河床下，部分設在岸邊。＼&輻射管結構＼&輻射管多采用Φ75-150mm的鋼管，進水孔一般采用圓形或條形兩種。圓形孔徑6mm～12mm，孔距30mm左右，呈梅花形交錯排列；條形縫寬2mm～8mm，長40mm～120mm。管長一般不超過10m。＼&輻射管施工＼&①人工錘打法：常用12磅～18磅的手錘，將輻射管打入含水層。

②游錘頂進法：常用100kg～280kg的撞錘，將輻射管打入含水層。

③千斤頂頂進法：常用20噸～80噸的油壓或螺旋千斤頂，將輻射管頂入含水層。＼&]

總之，根據(jù)本地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展和水資源的實際情況，目前及今后一定時期供水形式主要為集中的工業(yè)用水、城鎮(zhèn)供水、分散的人畜生活、飲用水、少部分農(nóng)灌用水。開發(fā)利用過程中應把握以下原則：

在技術經(jīng)濟條件允許的情況下，就近選擇水位埋深淺、水質好、開采成本低、輸水距離短的地段取水，根據(jù)供水量決定開采井數(shù)。

適當控制開采量及水位下降程度。無限量的開采、降落漏斗的擴大，可能對局域生態(tài)環(huán)境帶來不利影響。

從可持續(xù)利用觀點出發(fā)，合理布局，以期達到對水資源的整體規(guī)劃和利用。

5. 地下水開采可能引起的環(huán)境問題

隨著社會的進步，城鎮(zhèn)化率的提高，人口將逐步集中產(chǎn)業(yè)要不斷壯大和發(fā)展。鄂倫春自治旗在今后相當長的一段時間里，對水資源的需求將逐漸增大，隨著地下水開采強度的不斷增加，不同程度會產(chǎn)生一系列環(huán)境問題。為保證水資源的合理開發(fā)、永續(xù)利用，又能防止或盡可能減緩環(huán)境變化帶來的危害，對可能出現(xiàn)的環(huán)境問題應予以高度重視。

在地下水開采過程中可能引起的環(huán)境問題大致有三類：①水環(huán)境問題；②地質環(huán)境問題；③生態(tài)環(huán)境問題。

前已敘及，全旗獲取水資源既經(jīng)濟又實惠的是河谷平原區(qū)松散巖類孔隙潛水，它的特點是：開采成本低；水位埋藏淺；單井涌水量大；水質好。但受制于當?shù)貪撍癫氐貛鄬ΚM窄、含水層厚度薄及分布范圍小等諸因素制約。認為目前地下水資源雖豐富，大范圍補給有保證，可具體到某些集中強力汲取地下水開采區(qū)域，可能會帶來一些環(huán)境負效應。

首先，長期集中開采區(qū)域地下水位大幅度下降。其內因與潛水含水層自身結構關系密切，在遇多年枯水年份不利氣象要素影響下，地下水獲得的補給量減少，將逐步消耗有限的儲存量，水位隨之下降，降落漏斗逐步擴大。這一長期演變過程，造成取水構筑物單井出水量減少或報廢；同時滲流場的變化，河湖不潔凈的地表水、工業(yè)廢水、生活污水極易滲入地下，給地下水造成污染；隨著地下水位降低，氧氣將進入被疏干的含水層，使原先處于還原環(huán)境下的硫、鐵、錳以及氮的化合物氧化，一些不溶解或不易溶解的化合物變得易于溶解，從而使地下水中鐵、錳、鈣、鎂以及硫酸根離子含量大大增加，地下水的礦化度、硬度亦隨之升高。此應屬水環(huán)境問題。

其次，集中開采區(qū)域地面塌陷。大部易采含水層為第四紀以來形成的松散堆積物，其顆粒成分混雜、分選性差、粘性物質含量高。在抽水過程中，一方面細粒粘性物亦被地下水攜帶而出；另一方面隨著抽水的繼續(xù)發(fā)展，地下水位逐漸下降，含水層被逐漸疏干，在上覆有效應力作用下，孔隙度發(fā)育的含水層被失水壓密，進而引起土層的固結壓縮而發(fā)生地面塌陷。這一地質環(huán)境問題是緩慢而漸變的，一般不宜引起大的注意，因為相鄰含水層的釋水壓密在空間上是減幅的，即壓密是由抽水層近側向遠側變?。辉跁r間上是滯后的，即由近抽水層一側向遠側發(fā)生；一旦發(fā)生往往是不可逆的，大部分不可消除。

對于上述可能發(fā)生的區(qū)域性地下水水位下降和局域性地面塌陷，目前狀況下，較有效的控制辦法是適當減少地下水的開采量，代以利用凈化處理的地表河水；抑或擴大開采范圍，避免集中式開采潛水；從而減輕對松散巖類孔隙潛水的開采壓力。

多數(shù)溝谷潛水區(qū)，地下水開采較分散，且能獲得大氣降水、地表水、山區(qū)基巖裂隙水的側向補給，遇干旱年份地下水位雖有較為普遍的下降，但下降幅度有限，且短期內能迅速恢復，不至于發(fā)生植被退化、土地板結等生態(tài)環(huán)境問題。

值得注意的是：開發(fā)利用的松散巖類供水目的層，含水層厚度薄、水位埋藏淺、滲透性強、與地表水互補，極易受到污染。因此，無論集中供水水源地或分散汲取地下水，衛(wèi)生防護工作是保證供水安全的首要任務，對于水源地上游匯水范圍應嚴加防護，以免受到工業(yè)廢水、生活污水、人畜排泄物的污染，從而造成地下水水質發(fā)生不利變化。